Ce a făcut pentru mine Premiul Nobel pentru Fizică?

În fiecare octombrie, premiul Nobel este în fruntea știrilor despre fizică. Munca recunoscută de acest prestigios premiu pare adesea departe de viața noastră de zi cu zi, cu premii acordate pentru lucruri precum „Metode optice pentru studierea rezonanței hertziene în atomi” Și „Explicarea structurii cuantice a interacțiunilor electroslabe„.

Cu toate acestea, aceste progrese lăudabile în înțelegerea noastră de bază a lumii au adesea consecințe foarte reale și practice pentru societate.

Pentru a numi câteva, fizica câștigătoare a Premiului Nobel ne-a oferit computere laptop, iluminare LED eficientă, modelare climatică și terapie cu radiații pentru cancer.

Magneți subțiri și caiete

În 2007, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat împreună lui Peter Grünberg și Albert Fert pentru descoperirea lor „Rezistență magnetică uriașă„.

La sfârșitul anilor 1980, Grunberg și Vert (și grupurile lor de cercetare) studiau în mod independent straturi foarte subțiri de magneți. Amândoi au observat că electricitatea curge prin straturi diferit, în funcție de direcția câmpurilor magnetice.

Aceste echipe căutau să înțeleagă proprietățile fundamentale ale magneților foarte subțiri. Cu toate acestea, descoperirile lor au condus la ceva pe care acum luăm de la sine înțeles: laptopurile.

La acea vreme, majoritatea computerelor stocau informații pe un hard disk din material magnetic. Pentru a citi informațiile din unitate, este necesar un senzor de câmp magnetic foarte mic și foarte precis.

Descoperirea magnetoresistenței gigantice a permis dezvoltarea unor senzori mai sensibili, care, la rândul lor, au făcut hard disk-urile și computerele mai mici. (Astăzi, hard disk-urile magnetice sunt superioare hard disk-urilor mai mici.) Hard disk-uri.)

Citiți mai multe: Cum să stocați date pe un singur magnet de dimensiunea unui atom

Pe scurt, nu am avea laptopuri fără descoperirea care a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 2007.

Impactul acestei cercetări – ca și multe cercetări de bază – a fost complet neașteptat.

Momentul becului

Cu toate acestea, uneori cercetarea în fizică are un scop practic tot timpul. Un exemplu este căutarea unui iluminat eficient din punct de vedere energetic.

Becurile incandescente vechi sunt în mare parte ineficiente. Pentru că funcționează prin încălzirea firului până când acesta strălucește, risipesc multă energie sub formă de căldură. De fapt, mai puțin de 10% din energia pe care o consumă este destinată producerii de lumină.

În anii 1980, oamenii de știință și-au dat seama că diodele emițătoare de lumină sau LED-urile – componente electronice mici care emit lumină de o anumită culoare – ar face surse de lumină mai eficiente. Dar a fost o problemă. Deși LED-urile roșii și verzi au fost dezvoltate la mijlocul secolului al XX-lea, nimeni nu știa cum să facă LED-uri albastre.

LED-urile sunt sandvișuri subțiri de materiale care răspund la electricitate într-un mod cu totul special. Când un electron se deplasează de la un nivel de energie la altul în cadrul unei substanțe, emite lumină de o anumită culoare.

Toate cele trei culori de lumină (roșu, verde și albastru) vor fi necesare pentru a produce genul de lumină albă pe care oamenii și-o doresc în casele lor și la locul de muncă.

La începutul anilor 1990, la punctul culminant a aproape 30 de ani de muncă a mai multor grupuri, au fost găsite LED-urile albastre lipsă. În 2014, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano și Shuji Nakamura A câștigat Premiul Nobel pentru Fizică A descoperi.

Straturile de materiale alese pentru a forma sandvișul, precum și calitatea fiecărui strat, au trebuit optimizate pentru a crea primul LED albastru. De la descoperirea inițială, oamenii de știință din materiale au continuat să îmbunătățească designul și producția pentru a face LED-urile albastre mai eficiente.

Citește mai mult: Ecranul telefonului tău tocmai a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică

Iluminatul reprezintă până la 20% din consumul total de energie electrică. Luminile LED sunt folosite pentru aprox O șesime din energie Ca becurile incandescente. De asemenea, durează mult mai mult, cu o durată de viață de aproximativ 25.000 de ore.

Modele climatice, radiații și nu numai

Eforturile de mediu probabil nu sunt ceea ce vă vine în minte când vă gândiți la Premiul Nobel pentru fizică. Un alt exemplu care ne vine și în minte este studiul unui sistem dezordonat și complex care este de mare importanță pentru noi toți: clima Pământului.

Jumătate din Premiul Nobel pentru Fizică 2021 a fost acordat lui Seyokuro Manabe și Klaus Hasselmann, oamenii de știință care au dezvoltat Modele timpurii ale vremii și climei Pământului. Munca lor a legat, de asemenea, încălzirea globală de activitatea umană.

Dintre cele 222 de persoane care au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică din 1901, doar trei au fost femei. Poate cea mai faimoasă dintre acestea trei este Marie Curie, care a primit un sfert din premiu în 1903.

Lucrările lui Curie privind înțelegerea modului în care atomii se descompun în alte tipuri de atomi, producând radiații nucleare, au schimbat profund viața în secolul al XX-lea.

Studiul radiațiilor nucleare a dus la dezvoltarea armelor nucleare, dar și la radioterapie pentru cancer. În plus, acest lucru a condus la datarea cu carbon pentru a determina vârsta artefactelor, permițându-ne să înțelegem mai bine Civilizații antice.

Așadar, când știm cine va primi Premiul Nobel pentru Fizică în 2023, indiferent de scopul său – predicțiile includ cercetări privind calculul cuantic, „lumină lentă” și „materie care se auto-asambla” – putem fi siguri de un lucru. Cercetarea câștigătoare va sfârși probabil prin a ne influența viețile în moduri extraordinare care ar putea să nu fie evidente la început.